CH626432A5

CH626432A5 -

Info

Publication number: CH626432A5
Application number: CH741577A
Authority: CH
Inventors: Martin Dr Richter; Albert Busler
Original assignee: Hilti Ag
Priority date: 1976-07-20
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1981-11-13
Also published as: AT359780B; GB1564167A; FR2359313A1; CA1105779A; SE434549B; JPS5313054A; FR2359313B1; ATA516377A; SE7708328L; US4138922A

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung mit Si-30 cherheitsscheibe für ein gegen einen Untergrund anziehbares Befestigungsteil.

Beim Anziehen von Schrauben und Muttern soll, insbesondere bei Dübeln, das Befestigungsteil häufig nur mit einer bestimmten Kraft, aber auch mit mindestens dieser Kraft, axial 35 gegen den Untergrund angezogen werden.

Bei klar definierten Verhältnissen, bei denen ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Drehmoment, mit dem die Schraube angezogen wird, und der Kraft, mit dem sie axial gegen den Untergrund wirkt, besteht, werden dementsprechend 40 Drehmomentschlüssel verwandt, so dass die Schraube bis zum Erreichen eines bestimmten Drehmomentes angezogen werden kann, das dann einer bestimmten gewünschten Anzugskraft entspricht. Selbst hier ist es aber erwünscht, ohne ein solches, relativ teures Instrument auszukommen, das bei einer Verwendung 45 z.B. auf Baustellen zu leicht beschädigt werden kann. Vor allem wird es in der Praxis häufig vorkommen, dass das Anziehen entweder vergessen oder böswillig unterlassen wird, was dann nicht auf einfache Weise nachgeprüft werden kann. Ein Drehmomentschlüssel muss aber von vornherein bei einer Bestim-5omung der Anzugskraft dort versagen, wo kein solches eindeutiges Verhältnis zwischen Drehmoment und Anzugskraft besteht.

Um zu erkennen, wann eine bestimmte Mindestanzugskraft erreicht ist, werden zerstörbare oder axial stauchbare Elemente vorgeschlagen. Ferner gibt es Vorschläge, die Mutter oder den 55 Schraubenkopf zerstörbar auszugestalten.

Dabei entstehen scharfe Kanten und Grate, die eine bedeutende Verletzungsgefahr darstellen. Ausserdem weisen die Bruchstellen keinen Korrosionsschutz mehr auf, so dass die Verbindung mit der Zeit zerstört werden kann. 60 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und sichere Kontrolleinrichtung zu schaffen, die anzeigt, wenn die Anzugskraft des Befestigungsteils an den Untergrund (und damit die Auszugsfestigkeit) einen bestimmten Wert erreicht bzw. überschritten hat.

65 Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Sicherheitsscheibe zwei zwischen dem Befestigungsteil und dem Untergrund axial aufeinanderliegende Ringscheiben in der Art von Unterlagsscheiben umfasst, die über eine Sollbruchein

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richtung formschlüssig oder stoffschlüssig drehfest miteinander verbunden sind, dass die erste Ringscheibe zwischen dem Befestigungsteil und der zweiten Ringscheibe und die zweite Ringscheibe zwischen der ersten Ringscheibe und dem Untergrund angeordnet ist, und dass die Reibmomente zwischen dem Befestigungsteil, der ersten Ringscheibe, der zweiten Ringscheibe und dem Untergrund durch Bemessung der Reibbeiwerte und der wirksamen Reibradien so gewählt sind, dass bei Erreichen einer vorbestimmten, vom Befestigungsteil auf die Sicherheitsscheibe ausgeübten Anzugskraft die Sollbrucheinrichtung durch ein Drehmoment zwischen beiden Ringscheiben überlastet wird und damit die beiden Ringscheiben zur Drehung relativ zueinander freigegeben werden, und dass eine die Verdrehung der beiden Ringscheiben gegeneinander sichtbarmachende Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist.

Es werden also zwischen das Befestigungsteil und den Untergrund im wesentlichen zwei Ringscheiben angeordnet, bei denen es wesentlich ist, dass sie die ganze Kraft, die das Befestigungsteil axial auf den Untergrund ausübt, übertragen.

Die Ringscheiben sind zweckmässig aus Metall, z.B. verzinktem Stahl, oder einem anderen geeigneten Werkstoff.

Durch die zwischen den einzelnen Bestandteilen der Einrichtung herrschenden Kraft wird, wenn man die Bestandteile gegeneinander zu verdrehen versucht, ein Widerstand entgegengesetzt. Dieser Widerstand entsteht durch Reibung, ist also bis zu einem Maximalwert gleich dem ausgeübtem Drehmoment, dem er widersteht.

Dieser Widerstand ist eine Grösse der Grössenart Drehmoment. Der Maximalwert des Widerstandes werde daher Reibmoment, Mh bei Haftreibung, MG bei Gleitreibung, genannt. Die Reibmomente sind damit analog zu den Reibungskräften definiert.

Sind Reibungskräfte die Produkte aus den Kräften K, unter denen je zwei Teile berührend aneinanderliegen und den Reibungsbeiwerten |xH (bei der Haftreibung) und |xG (bei der Gleitreibung), so sind die Reibmomente die Produkte aus den Kräften K, in unserem Falle also der Anzugskraft, den Reibungsbeiwerten |XH bzw. |xG und den Radien R, an denen diese Kräfte angreifen.

Sind in einem Fall mehrere oder sogar unendlich viele Radien zu berücksichtigen, d.h. muss über die Radien und die an ihnen angreifenden Kräfte integriert werden, so kann man das Ergebnis durch Verwendung eines «wirksamen Reibradius» R ausdrücken, der hier der Einfachheit halber immer benutzt wird und im folgenden in diesem Sinne zu verstehen ist. Es gilt also:

Mh = K(ahR Mq = K • (J.Q ■ R

Bei dem Haftreibungsmoment MH ist wie gesagt zu beachten, dass es sich bei dieser Definition um den Maximalwert (selbstverständlich bei festem K!) des Drehmomentes handelt, das einem äusseren Drehmoment entgegengesetzt werden kann. Auch «die Haftreibung» ist ja als der Maximalwert definiert, bei dessen Überschreiten die Verbindung gelöst wird.

Bei geringeren äusseren Momenten als diesem Maximalwert wird immer nur gerade der Widerstand erzeugt, der eine Bewegung hier also Drehung, verhindert. Dieser Widerstand werde im Unterschied zu dem (maximalen) (Haft-) Reibungsmoment «wirkendes Reibmoment» genannt. Sein Maximum ist das Reibmoment schlechthin. Gleitreibungsmomente sind in diesem Sinne natürliche immer maximal (bei ebenfalls festem K).

Wird im folgenden einfach davon gesprochen, dass «das Reibmoment» zwischen zwei ersten Teilen grösser sei als «das Reibmoment» zwischen zwei anderen Teilen, so soll das bedeuten, dass sowohl das Haft- als auch das Gleitreibungsmoment zwischen den ersten Teilen grösser ist als sowohl das Haft- als auch das Gleitreibungsmoment zwischen den anderen Teilen.

Unter «dem Moment» Msx schlechthin, das eine Sollbrucheinrichtung ausübt, sei wieder das maximale Drehmoment verstanden, das sie einer Verdrehung der durch die verbundenen Teile gegeneinander entgegensetzen kann. Es ist selbstverständ-s lieh, dass bei äusseren Drehmomenten, deren Betrag kleiner ist als der des maximalen Momentes M^, von der Sollbrucheinrichtung auch nur ein kleineres, entgegensetzen gleiches, Moment aufgebracht wird. Dies heisse entsprechend «wirkendes Drehmoment» der Sollbrucheinrichtung.

io Wird ein (Haft-) Reibmoment vom äusseren Drehmoment überschritten, so fangen sich die Teile gegeneinander zu verdrehen an. Dabei werden sich die Teile gegeneinander verdrehen, für die das Produkt |j.H • R am kleinsten ist, da K für alle voraus-setzungsgemäss gleich ist. Dem ist durch passende Dimensionie-15 rung von |x • R Rechnung zu tragen, worauf anhand eines Diagramms noch näher eingegangen werden wird.

Bei der vorliegenden Anordnung wird dem Reibmoment zwischen den Ringscheiben noch ein Moment M^ mit konstantem, also nicht durch K veränderlichen, (Maximal-) Wert hinzu-20 gefügt. Das geschieht durch eine Verbindung mit Sollbrucheinrichtung zwichen den Ringscheiben. Sei B die (Bruch-) Kraft, die zur Zerstörung der Sollbrucheinrichtung benötigt wird.

Dann ist das zur Zerstörung nötige Drehmoment gleich B x RST, wobei Rst der Abstand der Sollbrucheinrichtung von der Dreh-25 achse ist. B x RST ist das (maximale) Moment, das die Sollbrucheinrichtung einer relativen Verdrehung zwischen den Ringscheiben entgegenzusetzen vermag, also B x RST = MST.

Durch passende Dimensionierung der Reibbeiwerte |x und der wirksamen Reibradien R sowie der Bruchkraft B und des 30 Radius Rst lässt sich eine vorherbestimmbare Anzugskraft K' einstellen, bei der die auf die Sollbrucheinrichtung durch ein Drehmoment ausgeübte Kraft gleich der Bruchkraft B wird und somit ausreicht, die Sollbrucheinrichtung zu zerstören. Dann werden sich, immer bei entsprechender Wahl der Reibbeiwerte 35 und der wirksamen Reibradien, die Ringscheiben gegeneinander verdrehen, was auf irgendeine Weise, z.B. durch farbige Markierungen oder durch andere Elemente der Sicherheitsscheibe, deren Lageänderung eine Verdrehung sichtbar macht, angezeigt werden kann.

40 Es ist also ein einfach und billig herzustellendes und einfach anwendbares Sicherheitsteil geschaffen, das, ohne grösseren Raum zu benötigen und ohne dass zu seiner Anbringung oder Benutzung zusätzliche Werkzeuge notwendig sind, und ohne die Anbringung oder Anziehung des Befestigungsteils zu hindern, 45 anzeigt, wann eine bestimmte, eingestellte Kraft erreicht oder überschritten ist. Dieses Teil dient nach Abschluss des Befestigungsvorganges als gewöhnliche Beilagscheibe und stört so auch dann nicht, wenn es seinen eigentlichen Zweck erfüllt hat.

Die Bedingungen für eine geeignete Anzeige der Sicher-50 heitsscheibe durch geeignete Wahl der Reibbeiwerte und Reibradien werden vorteilhaft dadurch erfüllt, dass beim Anziehen des Befestigungsteiles gegen die Sicherheitsscheibe das Reibmoment M2 zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe kleiner ist als sowohl das Reibmoment Mj zwischen dem Befe-55 stigungsteil und der ersten Ringscheibe als auch das Reibmoment M3 zwischen der zweiten Ringscheibe und dem Untergrund und dass die Sollbrucheinrichtung so ausgebildet ist, dass beim Anziehen des Befestigungsteils bei der vorbestimmten Anzugskraft das Differenz-Reibmoment aus dem kleineren der 60 Reibmomente Mj bzw. M3 und dem Reibmoment M2 ausreicht, um die Sollburcheinrichtung brechen zu lassen.

Dies wird im Folgenden anhand des in Fig. 1 dargestellten ' Diagramms näher erläutert. Dabei ist, ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Betrachtungen, angenommen, dass das Reib-65 moment M! also das Reibmoment zwischen dem Befestigungsteil und der ersten Ringscheibe, kleiner ist als das Reibmoment M3, also das Reibmoment zwischen der zweiten Ringscheibe und dem Untergrund. Dies ist nicht in allen Fällen notwendig.

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Es ist aber dort zweckmässig, wo die Beschaffenheit des Untergrundes nicht von vornherein feststeht, also für M3 keine definierten Verhältnisse vorliegen.

In dem Diagramm der Fig. 1 sind die Reibmomente beliebig, aber unter Einhaltung der obigen Bedingungen, über der Anzugskraft K aufgetragen. Dies ist durch durchgehende Kurven, die an der Seite bezeichnet sind, geschehen. Auf der Momentachse ist das konstante (d.h. K-unabhängige) Moment Msx abgetragen. Die gestrichelte Kurve stellt die Summe aus M2h und Msx dar, also das maximale wirkende Moment zwischen den Ringscheiben bis zum Bruch der Sollbrucheinrichtung.

Beim Anlegen eines äusseren Drehmoments, z.B. durch Anziehen des Befestigungsteils, wird sich ein Bestandteil der Anordnung gegen einen anderen verdrehen. Das wird dort geschehen, wo das Haftreibungsmoment zuerst vom äusseren Drehmoment überschritten wird. An sich gälte das für die Kurve M2,h- Die Ringscheiben können sich aber wegen der zwischen ihnen angebrachten Sollbrucheinrichtung nicht gegeneinander verdrehen. Hier wird sich also das Befestigungsteil gegen die erste Ringscheibe zu verdrehen beginnen, da ja das Reibmoment zwischen dem Befestigungsteil und der ersten Ringscheibe, Mj, kleiner angenommen ist als das Reibmoment zwischen der zweiten Ringscheibe und dem Untergrund M3. Bei einer Bewegung ist dann natürlich die Kurve der Gleitreibung M1G bestimmend, denn es wird immer nur soviel äusseres Moment nötig sein und angewendet werden, wie gerade zum Beginn oder zum Weiterführen der Bewegung nötig ist. Bei einer Drehung des Befestigungsteiles wird normalerweise gleichzeitig die Kraft verstärkt werden, mit der das Befestigungsteil gegen den Untergrund und damit auch gegen die Sicherheitsscheibe gepresst wird. Das Gleitreibmoment M1G wird, wie die anderen Reibmomente auch, proportional zu K wachsen und ein entsprechend grösseres Moment wird nötig sein, um eine Drehung aufrechtzuerhalten.

Es sei angemerkt, dass die Drehung und die Steigerung der Kraft K nicht in einem Zusammenhang stehen müssen. Die Sicherheitsscheibe ist auch dort einsetzbar, wo K etwa auf eine andere Weise erzeugt wird. Die Drehung ist zur eventuellen Auslösung der Sicherheitsscheibe nötig.

Der Verlauf des äusseren Drehmomentes ist durch die gepunktete Kurve dargestellt. Setzt die Bedienungsperson, die das äussere Drehmoment aufbringt, während dieses Vorganges ab, z.B. bei den Kräften Kb K2, K3, dann kommt die Bewegung zum Stillstand. Das äussere Drehmoment springt auf die Haftreibungskurve Mj h und fällt beim Neuansetzen und Weiterbewegung wieder auf Mj G ab. Nun sind zwei Fälle zu unterscheiden. Zuerst werde angenommen, dass nach dem vom Schnittpunkt der gestrichelten Kurve M2iH + Msx mit der durchgezogenen Kurve Mi>h gefällten, gestrichelt-gekreuzten Lot, dessen Fusspunkt K4 genannt werde, die Drehung des Befestigungsteiles nicht mehr abgesetzt werde, das äussere Drehmoment sich also immer auf der Kurve MiiG bewege. Beim Schnittpunkt dieser Kurve mit der gestrichelten Kurve M2 H + Msx wird die Sollbrucheinrichtung brechen, denn der Schnittpunkt bedeutet ja gerade, dass das Gleitreibmoment M1G, das zwischen Befestigungsteil und erster Ringscheibe wirkt und entsprechend auch zwischen erster und zweiter Ringscheibe, grösser geworden ist als das Moment M2 H + Mgr, das die Reibung zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe vereint mit dem Moment, das der Stift ausübt, ausüben kann. Beim Bruch der Sollbrucheinrichtung wird das äussere Drehmoment nun auf die Haftbzw. Gleitreibkurve M2 abfallen, je nachdem angehalten wird oder nicht. Der Fusspunkt des Lots zu diesem Vorgang werde K6 genannt.

Jetzt sei angenommen, die Drehbewegung werde nach dem Lot auf K4 noch einmal angehalten und zwar bei Ks. Beim Wiederansetzen gilt aber die Kurve Mi H für das vor einer erneuten Bewegung wirkende Drehmoment. Diese Kurve hatte aber die

Kurve M2 H + Msx schon geschnitten. Beim Wiederansetzen wird die Sollbrucheinrichtung also brechen, und nun bei K5.

Das äussere Drehmoment wird also entsprechend bei K5 auf das Haft- bzw. Gleitreibmoment M2 abfallen können. Diese 5 Vorgänge werden durch die gepunktet-gekreuzte Linie dargestellt. Die gepunktete kurze Fortsetzung soll, wie bei Kg, andeuten, das das Befestigungsteil noch bis zu einem Anschlag weitergedreht werden kann, der ev. ausgebildet ist.

Aus dem Diagramm lassen sich für die zweckmässige Aus-îogestaltung der Sicherheitsscheibe unmittelbar einige Schlüsse ziehen.

Die Streuung zwischen K4 und K^, wird um so geringer sein, je näher der Haft- und der Gleitreibbeiwert n1-H und jx, G beieinanderliegen.

15 Die Genauigkeit des K, bei dem die Sicherheitsscheibe ausgelöst wird, wird, bei praktisch unvermeidlichen Streuungen von Msx bei der Fertigung, desto grösser sein, je grösser der Winkel a, also der Winkel zwischen den Kurven der Reibmomente M2 und M[ ist. Dies Iässt sich z.B. zuerst einmal dadurch erreichen, 2cdass M2 möglichst klein gemacht wird.

Auf die Grösse anderer Reibmomente kommt es nicht an, so bald sie nur grösser sind als die in Betracht stehenden (s. hier z.B. M3, das grösser ist als Mi und M2). Daraus folgt auch, dass, z.B. zur besseren Verteilung der Kraft oder zur Erzielung defi-25 nierterer Werte für die Reibmomente, weitere Elemente, z.B. weitere Scheiben, zur Sicherheitsscheibe hinzugefügt werden können, sofern obige Bedingungen erfüllt bleiben.

Durch entsprechende Ausbildung der Elemente bzw. von deren Reibbeiwerten und wirksamen Reibradien, können diese 30 allerdings zwischen sich auch die Funktion des Kleineren der Reibmomente M] und M3 übernehmen.

Bei gegebenem M, (bei M, < M3, bzw. bei gegebenem M3 bei M3 < Mi) und M2 lässt sich aus dem Diagramm nun auch einfach angeben, wie die Sollbrucheinrichtung ausgebildet sein 35 muss, um bei einem vorbestimmten K zu brechen: ihr Moment Msx muss gerade gleich der Differenz von M] (bzw. M3) und M2 bei diesem K sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Bedingun-40 gen für die Reibmomente dadurch besser erfüllt, dass zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe eine dünne Schicht mit niedrigen Reibungsbeiwerten, z.B. aus Teflon, angeordnet ist.

Dadurch dass (i2 besonders niedrig gehalten wird, kann Mj in weiteren Bereichen variiert werden, je nach den Erfordernis-45 sen des Anwendungsbereiches. Auch kann M2 gegenüber den anderen Grössen u.U. ganz vernachlässigt werden, wodurch zwischen diesen anderen Grössen einfachere rechnerische Beziehungen bestehen.

Statt der Teflonschicht könnten z.B. auch übliche Schmier-50 stoffe verwendet werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Sollbrucheinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe durch Formschluss und der Formschluss durch mindestens ein Scherelement gebildet. Hierbei bildet das Pro-55 dukt aus Abscherkraft und Anbringungsradius das Moment Mct, das das Scherelement einer Verdrehung zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe entgegen zu setzen vermag. Der besondere Vorteil der Verwendung von Scherelementen liegt darin, dass sich die Kraft B, die zur Abscherung nötig ist, 60 gut festlegen lässt. Auch der Anbringungsradius Rsx lässt sich ohne grossen Aufwand mit grosser Genauigkeit herstellen. Die Genauigkeit der Faktoren macht aber auch ihr Produkt, das Moment Msx, genau und trägt damit wieder zur Genauigkeit der Anzugskraft K bei, bei der die Sollbrucheinrichtung bricht.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das mindestens eine Scherelement als Scherstift ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass für diesen Zweck ein anderes, geeigneteres Material z.B. Aluminium, als für die Ringscheiben verwandt werden kann.

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Dadurch können beispielsweise Korrosionsprobleme im Bruchbereich vermieden werden. Um einen sauberen Bruch der Scherstifte zu erreichen und ein Quetschen der Scherstifte zu vermeiden, können diese im Durchmesser abgesetzt, also z.B., als Stufenstifte ausgebildet werden. Damit wird die abzuscherende Bruchfläche genau definiert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Sollbrucheinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe durch Stoffschluss gebildet sein. Dies kann z.B., durch eine Punkt-schweissung, die sich sehr genau durchführen lässt, oder durch das Eingiessen von Lot in vorgefertigte Löcher bzw. Ausnehmungen geschehen.

Die Erfindung lässt sich dadurch weiter vorteilhaft ausgestalten, dass eine Anschlageinrichtung zur Begrenzung der relativen Verdrehung zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe an den Scheiben ausgebildet ist. Der Bereich der möglichen Verdrehung der beiden Scheiben gegeneinander wird beispielsweise 60 oder 90 ° gewählt, so dass keine Verwechslungen möglich sind. Durch entsprechende äussere Form der beiden Scheiben, wie beispielsweise segmentartige Abschnitte oder Markierungen, ist die erfolgte Verdrehung von aussen deutlich sichtbar.

Die Anschlageinrichtung lässt sich dadurch besonders vorteilhaft ausbilden, dass sie durch das Ende einer konzentrischen Nut in einer der Ringscheiben in der ein an der anderen Ringscheibe befestigter Laufstift läuft, gebildet wird. Der Laufstift kann gegebenenfalls wiederum als Scherstift ausgebildet sein, der in der oben geschilderten Weise bei einer zweiten, zweckmässig höheren Anzugskraft abgeschwert wird, wodurch diese zweite Kraft, die z.B. einen Toleranzbereich nach oben abgrenzt, angezeigt wird.

Vorteilhafterweise kann die zur Unterlage gerichtete Seite der zweiten Ringscheibe gerieft sein. Dadurch können die jeweiligen Bedingungen für die Reibmomente besser erfüllt werden und es ist weitgehend unabhängig von der Beschaffenheit des Untergrundes sichergestellt, dass M3 grösser ist als M1; was in der Mehrzahl der Fälle zweckmässig sein wird.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Befestigungsteil und der ersten Ringscheibe eine gewölbte Ringscheibe angeordnet, wobei das kleinere der Reibmomente zwischen dem Befestigungsteil und der gewölbten Ringscheibe bzw. der gewölbten Ringscheibe und der ersten Ringscheibe das nächstgrössere Reibmoment nach M2 sein kann, aber nicht kleiner oder gleich M2 ist.

Es wurde oben schon darauf hingewiesen, dass noch weitere Elemente zu den Ringscheiben hinzugefügt werden können, ohne die Funktion der Sicherheitsscheibe zu beeinträchtigen. Um die Kraft, bei der die Sicherheitsscheibe auslöst, berechnen bzw. festlegen zu können, müssen nur im Bereich des kleinsten auftretenden Reibmomentes (und natürlich zwischen den Ringscheiben) definierte Verhältnisse herrschen. Die gewölbte Scheibe hat den Vorteil, die auftretenden, ja recht grossen Kräfte besser zu verteilen und somit zu verhindern, dass sich der (bei den bisherigen Betrachtungen als konstant angenommene) wirksame Reibradius R bei grösseren Kräften ändert und dadurch die Definiertheit der Verhältnisse zerstört.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen an bevorzugten Ausführungsformen im einzelnen erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Diagramm schematisch den Verlauf der Momente bei einer erfindungsgemässen Ausführungsform der Sicherheitsscheibe.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht im Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Sicherheitsscheibe, zwischen einer Schraube und dem Untergrund, entsprechend Linie II-II in Fig. 3.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht entsprechend Pfeil III der Fig. 2 auf eine bevorzugte Ausführungsform der Sicherheitsscheibe, vor dem Auslösen.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausfüh-rungsform der Sicherheitsscheibe, nach dem Auslösen.

Fig. 5 zeigt in Seitenansicht im Schnitt die Anwendung der Sicherheitsscheibe bei einem Dübel.

5 Fig. 1 wurde schon in der Beschreibungseinleitung ausführlich erläutert.

In Fig. 2 ist die Sicherheitsscheibe insgesamt mit 1 bezeichnet. Sie weist eine erste Ringscheibe 11 und eine zweite Ringscheibe 12 auf. Die Ringscheiben sind zweckmässig aus Metall, io z.B. verzinktem Stahl, Edelstahl oder ähnlichem Material. Sie können aber z.B. auch aus geeignetem Kunststoff sein. Die beiden Ringscheiben sind durch einen Scherstift 13 verbunden. Der Scherstift ist im Durchmesser abgesetzt, so dass ein genau definierter Scherbruch ohne Biegungsbeeinflussung entsteht. 15 Der Scherstift 13 kann beispielsweise aus Aluminium oder einer Leichtmetallegierung hergestellt werden, so dass nach dem Abscheren keine Korrosionsprobleme auftreten. In der zweiten Ringscheibe ist konzentrisch zur Drehachse der Scheiben eine Nut 14 eingeschnitten, an deren einem Ende ein Lauftstift 15 20 steht. Bei einer Verdrehung der Scheiben gegeneinander läuft der Stift 15 in der Nut 14 zu deren anderem Ende, wo er anschlägt und bei entsprechender Ausbildung gegebenenfalls ebenfalls abgeschert wird, wenn ein noch höherer Wert der Anzugskraft überschritten wird. Die untere Seite der zweiten Ring-25 scheibe ist gerieft, 16, um zwischen der zweiten Ringscheibe und dem Untergrund 3 auf jeden Fall einen hinreichend hohen Reibungskoeffizienten zu haben, damit sich die zweite Scheibe weder allein noch mit der ersten Ringscheibe zusammen gegen den Untergrund verdreht. Hingegen ist zwischen der ersten und der 30 zweiten Ringscheibe eine Gleitschicht 17, z.B. ein ringscheibenförmiges Gebilde aus Teflon, angrodnet, um die Reibung zwischen den Scheiben auch bei grosser Kraft K gering zu halten bzw. gegenüber den Reibungen zwischen den anderen Elementen vernachlässigen zu können.

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In Fig. 3 wird die in Fig. 2 im Schnitt gezeigte bevorzugte Ausführungsform der Sicherheitsscheibe 1 in der Draufsicht gezeigt, und zwar in der ersten Stellung, vor dem Abscheren. Die beiden Ringscheiben 11,12 weisen je zwei zueinander parallele, 40 in der ersten Stellung übereinanderliegende, gerade Kanten 20 durch Abschneiden von Kreisabschnitten auf. Die konzentrische Nut 14 in der zweiten Ringscheibe erstreckt sich über einen Winkel von 90 °, und der in ihr laufende Laufstift 15 an der ersten Ringscheibe ist in der ersten Stellung an ihrem ersten 45 Ende angeordnet. Nach dem Abscheren des Scherstiftes 13 läuft der Laufstift 15 bis zum Anschlag der Nut am zweiten Ende, während sich die erste Ringscheibe gegen die zweite Ringscheibe um 90 ° verdreht.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht der Sicherheitsscheibe 1 nach so dem Abscheren des Scherstiftes 13 und der Drehung um 90 °. Die Abflachungen 20 an den Ringscheiben 11 und 12 liegen nun nicht mehr übereinander, so dass die Verdrehung und damit das Abscheren des Stiftes 13 von aussen sofort erkennbar ist. Der Laufstift 15 kann seinerseits wiederum als Scherstift ausge-55 bildet sein und bei einer Erhöhung der Kraft K über einen zweiten Grenzwert beim weiteren Anziehen des Befestigungsteils 2 ebenfalls abgeschert werden, wodurch ein gewisser Sicherheitsbereich für die Kraft K bzw. das Überschreiten dieses Sicherheitsbereiches angezeigt werden kann. In Fig. 4 ist auch der in 60 das maximale Moment, das der Scherstift 13 einer Verdrehung entgegensetzen kann, eingehende Radius R^ eingezeichnet.

In Fig. 5 ist die Anwendung der Sicherheitsscheibe bei einem Dübel gezeigt. Wegen der hier auftretenden besonders grossen Kräfte ist zur definierteren Verteilung dieser Kräfte ei-65 ne gewölbte Beilagscheibe 18 zwischen dem Befestigungsteil 2, in diesem Falle einer Mutter, un der ersten Ringscheibe 11 angeordnet. Der Dübel selbst ist mit 4 bezeichnet. Der Dübel muss sich so fest im Untergrund verankert haben, dass die

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Spreizhülse 41 des Dübels nicht mit nennenswerter Kraft gegen die gewölbte Scheibe 18 drückt, da sonst die Anzeige der Sicherheitsscheibe verfälscht werden könnte. Damit die Spreizhülse 41 nicht schon gegen die Sicherheitsscheibe 1 stösst, ist das Ringloch 19 der Sicherheitsscheibe etwas grösser ausgebildet.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Befestigungsvorrichtung mit Sicherheitsscheibe für ein gegen einen Untergrund unter Drehung anziehbares Befestigungsteil, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsscheibe

(I) zwei zwischen dem Befestigungsteil (2) und dem Untergrund (3) axial aufeinanderliegende Ringscheiben (11,12) in der Art von Unterlagsscheiben umfasst, die über eine Sollbrucheinrichtung formschlüssig oder stoffschlüssig drehfest miteinander verbunden sind, dass die erste Ringscheibe (11) zwischen dem Befestigungsteil (2) und der zweiten Ringscheibe (12) und die zweite Ringscheibe (12) zwischen der ersten Ringscheibe

(II) und dem Untergrund (3) angeordnet ist, und dass die Reibmomente zwischen dem Befestigungsteil (2), der ersten Ringscheibe (11), der zweiten Ringscheibe (12) und dem Untergrund (3) durch Bemessung der Reibbeiwerte und der wirksamen Reibradien so gewählt sind, dass bei Erreichen einer vorbestimmten, vom Befestigungsteil (2) auf die Sicherheitsscheibe (1) ausgeübten Anzugskraft die Sollbrucheinrichtung durch ein Drehmoment zwischen beiden Ringscheiben (11,12) überlastet wird und damit die beiden Ringscheiben (11,12) zur Drehung relativ zueinander freigegeben werden, und dass eine die Verdrehung der beiden Ringscheiben gegeneinander sichtbarmachende Anzeigeeinrichtung (20) vorgesehen ist.
2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anziehen des Befestigungsteils (2) gegen die Sicherheitsscheibe (1) ein zweites Reibmoment zwischen der ersten (11) und der zweiten (12) Ringscheibe kleiner ist als sowohl ein erstes Reibmoment zwischen dem Befestigungsteil (2) und der ersten Ringscheibe (11) als auch ein drittes Reibmoment zwischen der zweiten Ringscheibe (12) und dem Untergrund (3) und dass die Sollbrucheinrichtung so ausgebildet ist, dass beim Anziehen des Befestigungsteils (2) bei der vorbestimmten Anzugskraft das Differenz-Reibmoment aus dem kleineren des ersten bzw. des dritten Reibmomentes und dem zweiten Reibmoment ausreicht, um die Sollbrucheinrichtung brechen zu lassen.
3. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten (11) und der zweiten (12) Ringscheibe eine dünne Schicht (17) mit niedrigen Reibungsbeiwerten z.B. aus Polytetrafluoräthylen, vorgesehen ist.
4. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbrucheinrichtung zwischen der ersten (11) und der zweiten (12) Ringscheibe durch Formschluss und der Formschluss durch mindestens ein Scherelement (13) gebildet wird.
5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Scherelement als Scherstift (13) ausgebildet ist.
6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Scherstift (13) als Stufenstift, also scharfkantig abgesetzt, ausgebildet ist.
7. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbrucheinrichtung zwischen der ersten (11) und der zweiten (12) Ringscheibe durch Stoffschluss, beispielsweise Punktschweissung, gebildet ist.
8. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlageinrichtung zur Begrenzung der relativen Verdrehung zwischen der ersten und der zweiten Ringscheibe an den Scheiben ausgebildet ist.
9. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlageinrichtung durch das Ende einer konzentrischen Nut (14) in einer der Ringscheiben, in der eine an der anderen Ringscheibe befestigter Laufstift (15) läuft, gebildet wird.
10. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag bzw. der Laufstift (15) als zweite Sollbrucheinrichtung so ausgebildet ist,

dass beim weiteren Anziehen des Befestigungsteils (2) bei einer zweiten vorbestimmten Anzugskraft das Differenz-Reibmo-ment aus dem kleineren des ersten bzw. dritten Reibmomentes und dem zweiten Reibmoment ausreicht, um die zweite Soll-î brucheinrichtung brechen zu lassen.
11. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Untergrund gerichtete Seite (16) der zweiten Ringscheibe (12) gerieft ist.
12. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge-ic kennzeichnet, dass zwischen dem Befestigungsteil (2) und der ersten Ringscheibe (11) eine gewölbte Ringscheibe (18) angeordnet ist, wobei das kleinere der Reibmomente zwischen dem Befestigungsteil (2) und der gewölbten Ringscheibe (18) bzw. der gewölbten Ringscheibe (18) und der ersten Ringscheibe 15 (11) das nächstgrössere Reibmoment nach dem zweiten Reibmoment zwischen den beiden Ringscheiben (11,12) sein kann, aber nicht kleiner oder gleich wie dieses zweite Reibmoment ist.
13. Verwendung der Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 an einem Spreizdübel mit Spreizhülse, einem mit mit-

20 tels einer ein Gewinde aufweisenden Ankerstange in die Spreizhülse einziehbaren Spreizkörper und einem am Lastbefestigungsende angeordneten Gegenlager (2) mit Angriffsmitteln zum Aufbringen eines Drehmomentes, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsscheibe (1) auf der dem Spreizende zu-25 gewandten Seite des Gegenlagers angeordnet ist.